Die Eigenschaften der meisten preisgünstigen Wechselrichter können nicht als herausragend bezeichnet werden. Gleichzeitig geben nur wenige das Vergnügen auf, Geräte mit einem erheblichen Maß an Zuverlässigkeit zu verwenden. Mittlerweile gibt es viele Möglichkeiten, einen kostengünstigen Schweißwechselrichter zu verbessern..
Typische Schaltung und Funktionsweise des Wechselrichters
Je teurer ein Schweißwechselrichter ist, desto mehr Hilfseinheiten in seinem Stromkreis sind an der Implementierung spezieller Funktionen beteiligt. Die Stromrichterschaltung selbst bleibt aber auch bei teuren Geräten praktisch unverändert. Die Phasen der Umwandlung des elektrischen Netzstroms in Schweißstrom sind recht einfach nachzuvollziehen – ein bestimmter Teil des Gesamtprozesses findet an jedem der Hauptknoten des Stromkreises statt.
Vom Netzkabel über den Schutzschalter wird die Spannung an die Gleichrichterdiodenbrücke geliefert, die mit Hochleistungsfiltern gekoppelt ist. Auf dem Diagramm ist dieser Abschnitt leicht zu sehen, es gibt beeindruckende „Bänke“ von Elektrolytkondensatoren. Der Gleichrichter hat nur eine Aufgabe – den negativen Teil der Sinuskurve symmetrisch nach oben zu „drehen“, während Kondensatoren die Welligkeit glätten und die Richtung des Stroms auf eine nahezu reine „Konstante“ bringen..
Das Schema des Schweißwechselrichters
Ferner gibt es gemäß dem Diagramm den Wechselrichter selbst. Dieser Teil ist auch leicht zu identifizieren und beherbergt den größten Aluminiumkühler. Der Wechselrichter ist auf mehreren Hochfrequenz-Feldeffekttransistoren oder IGBT-Transistoren aufgebaut. Sehr oft werden mehrere Kraftelemente in einem gemeinsamen Körper kombiniert. Der Wechselrichter wandelt Gleichstrom wieder in Wechselstrom um, gleichzeitig ist seine Frequenz jedoch viel höher – etwa 50 kHz. Eine solche Umwandlungskette ermöglicht die Verwendung eines Hochfrequenztransformators, der um ein Vielfaches kleiner und leichter als ein herkömmlicher ist..
Der Ausgangsgleichrichter entfernt die Spannung vom Abwärtstransformator, da wir Gleichstrom schweißen möchten. Dank des Ausgangsfilters ändert sich die Art des Stroms von einer hochfrequenten Welligkeit zu einer fast geraden Linie. Natürlich gibt es in der betrachteten Transformationskette viele Zwischenglieder: Sensoren, Steuer- und Steuerschaltungen, aber ihre Berücksichtigung geht weit über den Rahmen der Amateurfunkelektronik hinaus.
Design des Schweißwechselrichters: 1 – Filterkondensatoren; 2 – Gleichrichter (Diodenanordnung); 3 – IGBT-Transistoren; 4 – Lüfter; 5 – Abwärtstransformator; 6 – Steuerplatine; 7 – Heizkörper; 8 – ersticken
Aufrüstbare Einheiten
Der wichtigste Parameter eines Schweißgeräts ist die Volt-Ampere-Charakteristik (VAC), durch die ein stabiles Brennen des Lichtbogens mit seinen unterschiedlichen Längen gewährleistet wird. Die korrekte I – V – Kennlinie wird durch die Mikroprozessorsteuerung erzeugt: Das kleine „Gehirn“ des Wechselrichters ändert die Betriebsart der Leistungsschalter im laufenden Betrieb und passt die Parameter des Schweißstroms sofort an. Leider ist es unmöglich, den Budget-Wechselrichter in irgendeiner Weise neu zu programmieren – die darin enthaltenen Steuer-Mikroschaltungen sind analog, und das Ersetzen durch digitale Elektronik erfordert außergewöhnliche Kenntnisse der Schaltung.
Die „Fähigkeiten“ der Steuerschaltung reichen jedoch völlig aus, um die „Krümmung“ eines unerfahrenen Schweißers auszugleichen, der noch nicht gelernt hat, den Lichtbogen stabil zu halten. Es ist viel richtiger, sich auf die Beseitigung einiger „Kinderkrankheiten“ zu konzentrieren, von denen die erste eine starke Überhitzung elektronischer Komponenten ist, die zur Verschlechterung und Zerstörung von Netzschlüsseln führt.
Das zweite Problem ist die Verwendung von Radioelementen mit fragwürdiger Zuverlässigkeit. Durch die Beseitigung dieses Nachteils wird die Wahrscheinlichkeit von Ausfällen nach zwei bis drei Jahren Gerätebetrieb erheblich verringert. Schließlich ist selbst ein unerfahrener Funktechniker in der Lage, die Anzeige des tatsächlichen Schweißstroms zu realisieren, um mit speziellen Elektrodenmarken arbeiten zu können und eine Reihe weiterer geringfügiger Verbesserungen vorzunehmen.
Verbesserung der Wärmeableitung
Der erste Nachteil, unter dem die überwiegende Mehrheit der kostengünstigen Wechselrichtervorrichtungen leidet, ist eine schlechte Wärmeabfuhrschaltung von Leistungsschaltern und Gleichrichterdioden. Es ist besser, die Verfeinerung in diese Richtung zu beginnen, indem die Intensität des erzwungenen Luftstroms erhöht wird. In Schweißgeräten werden in der Regel Gehäuselüfter installiert, die von Stromkreisen mit einer Spannung von 12 V gespeist werden. Bei „kompakten“ Modellen kann eine Zwangsluftkühlung vollständig fehlen, was für die Elektrotechnik dieser Klasse sicherlich Unsinn ist.
Es reicht aus, den Luftstrom einfach zu erhöhen, indem mehrere solcher Lüfter in Reihe geschaltet werden. Das Problem ist, dass der „native“ Kühler höchstwahrscheinlich entfernt werden muss. Um in einer Serienbaugruppe effektiv arbeiten zu können, müssen die Lüfter eine identische Form und Anzahl der Flügel sowie eine identische Drehzahl haben. Es ist extrem einfach, identische Kühler zu einem „Stapel“ zusammenzubauen, es reicht aus, sie mit einem Paar langer Schrauben entlang diametral gegenüberliegender Ecklöcher zusammenzuziehen. Machen Sie sich auch keine Sorgen über die Kapazität des Service-Netzteils. In der Regel reicht es aus, 3-4 Lüfter zu installieren..
Wenn im Wechselrichter nicht genügend Platz für die Lüfter vorhanden ist, kann ein Hochleistungskanal außen angebracht werden. Die Installation ist einfacher, da keine Verbindung zu internen Schaltkreisen erforderlich ist und die Klemmen des Netzschalters nicht mit Strom versorgt werden. Der Lüfter muss natürlich gegenüber den Lüftungsschlitzen installiert werden, von denen einige ausgeschnitten werden können, um den Luftwiderstand zu verringern. Optimale Luftströmungsrichtung – zum Abgas aus dem Gehäuse.
Die zweite Möglichkeit, die Wärmeableitung zu verbessern, besteht darin, die Standard-Aluminiumheizkörper durch effizientere zu ersetzen. Es sollte ein neuer Kühler mit der größtmöglichen Anzahl möglichst dünner Lamellen gewählt werden, dh mit der größten Kontaktfläche mit Luft. Für diese Zwecke ist es optimal, Heizkörper zur Kühlung von Computer-CPUs zu verwenden. Der Austausch von Heizkörpern ist recht einfach. Befolgen Sie einfach einige einfache Regeln:
- Wenn der Standardkühler mit Glimmer- oder Gummidichtungen von den Flanschen der Funkelemente isoliert ist, müssen diese beim Austausch beibehalten werden.
- Um den Wärmekontakt zu verbessern, müssen Sie eine Organosilicium-Wärmeleitpaste verwenden.
- Wenn der Kühler so zugeschnitten werden muss, dass er in das Gehäuse passt, müssen die zugeschnittenen Kanten sorgfältig mit einer Feile bearbeitet werden, um alle Grate zu entfernen, da sich sonst reichlich Staub darauf ansammelt.
- Der Kühler muss fest gegen die Mikrokreise gedrückt werden. Daher müssen Sie zuerst die Befestigungslöcher markieren und bohren. Möglicherweise müssen Sie ein Gewinde in den Körper der Aluminiumsohle schneiden.
Darüber hinaus stellen wir fest, dass es keinen Sinn macht, die Teilkühlkörper von eigenständigen Schlüsseln zu ändern. Es werden nur Kühlkörper von integrierten Schaltkreisen oder mehrere in einer Reihe installierte Hochleistungstransistoren ersetzt.
Schweißstromanzeige
Selbst wenn eine digitale Stromeinstellungsanzeige am Wechselrichter installiert ist, zeigt sie nicht ihren tatsächlichen Wert an, sondern einen bestimmten Servicewert, der für die visuelle Anzeige skaliert ist. Die Abweichung vom tatsächlichen Stromwert kann bis zu 10% betragen, was bei Verwendung spezieller Elektrodenmarken und Arbeiten mit dünnen Teilen nicht akzeptabel ist. Sie können den tatsächlichen Wert des Schweißstroms ermitteln, indem Sie ein Amperemeter installieren.
Ein digitales Amperemeter vom Typ SM3D kostet weniger als 1000 Rubel und kann sogar ordentlich in das Wechselrichtergehäuse eingebaut werden. Das Hauptproblem besteht darin, dass eine Shunt-Verbindung erforderlich ist, um solch hohe Ströme zu messen. Die Kosten liegen im Bereich von 500-700 Rubel für Ströme von 200-300 A. Bitte beachten Sie, dass der Shunt-Typ den Empfehlungen des Amperemeter-Herstellers entsprechen muss. In der Regel handelt es sich dabei um 75-mV-Einsätze mit einem Eigenwiderstand von ca. 250 μOhm bei einer Messgrenze von 300 A..
Sie können den Shunt entweder am Plus- oder Minuspol von der Innenseite des Gehäuses installieren. Normalerweise reicht die Größe des Verbindungsbusses aus, um einen Einsatz von etwa 12 bis 14 cm Länge anzuschließen. Der Shunt kann nicht gebogen werden. Wenn die Länge des Verbindungsbusses nicht ausreicht, muss er durch eine Kupferplatte, einen Pigtail aus einem gereinigten Einzeldrahtkabel oder ein Stück Schweißkern ersetzt werden.
Das Amperemeter ist mit Messausgängen an die gegenüberliegenden Klemmen des Shunts angeschlossen. Damit das digitale Gerät funktioniert, muss eine Versorgungsspannung im Bereich von 5 bis 20 V bereitgestellt werden. Es kann von den Lüfteranschlusskabeln entfernt oder auf den Platinenpunkten mit der Möglichkeit zur Versorgung von Steuer-Mikroschaltungen gefunden werden. Der Eigenverbrauch des Amperemeter ist vernachlässigbar.
Einschaltzeit erhöhen
Das Tastverhältnis im Zusammenhang mit Schweißwechselrichtern wird vernünftigerweise als Lastdauer bezeichnet. Dies ist der Teil des Zehn-Minuten-Intervalls, in dem der Wechselrichter direkt arbeitet, die verbleibende Zeit muss er im Leerlauf laufen und abkühlen..
Bei den meisten kostengünstigen Wechselrichtern beträgt der tatsächliche Arbeitszyklus bei 20 ° C 40–45%. Durch den Austausch von Heizkörpern und einer Vorrichtung für intensiven Luftstrom kann dieser Wert auf 50-60% erhöht werden, dies ist jedoch weit von einer Decke entfernt. Es ist möglich, eine PN in der Größenordnung von 70-75% zu erreichen, indem einige Radioelemente ersetzt werden:
- Die Kondensatoren der Wechselrichterschlüsselbindung müssen durch Elemente gleicher Kapazität und gleichen Typs ersetzt werden, die jedoch für eine höhere Spannung (600-700 V) ausgelegt sind.
- Dioden und Widerstände aus der Schlüsselbindung sollten durch Elemente mit höherer Verlustleistung ersetzt werden.
- Gleichrichterdioden (Ventile) sowie MOSFETs oder IGBT-Transistoren können durch ähnliche, aber zuverlässigere ersetzt werden.
Der Austausch der Netzschlüssel selbst sollte separat besprochen werden. Zuerst müssen Sie die Markierung auf dem Elementkörper neu schreiben und ein detailliertes Datenblatt für ein bestimmtes Element finden. Den Passdaten zufolge ist es recht einfach, ein Element für den Austausch auszuwählen. Die wichtigsten Parameter sind die Frequenzbereichsgrenzen, die Betriebsspannung, das Vorhandensein einer eingebauten Diode, die Art des Gehäuses und der Grenzstrom bei 100 ° C. Es ist besser, letzteres mit eigenen Händen zu berechnen (für die Hochspannungsseite unter Berücksichtigung der Verluste am Transformator) und Radioelemente mit einer Grenzstromspanne von etwa 20% zu kaufen. International Rectifier (IR) oder STMicroelectronics gelten als die zuverlässigsten Hersteller dieser Art von Elektronik. Trotz des relativ hohen Preises wird dringend empfohlen, Teile dieser speziellen Marken zu kaufen..
Ausgangsdrosselwicklung
Eine der einfachsten und gleichzeitig nützlichsten Ergänzungen für einen Schweißwechselrichter ist das Wickeln einer Induktionsspule, die die Gleichstromwelligkeit glättet, die während des Betriebs eines Impulstransformators unvermeidlich verbleibt. Die Hauptspezifität eines solchen Unternehmens besteht darin, dass die Drossel für jedes einzelne Gerät einzeln hergestellt wird und auch im Laufe der Zeit angepasst werden kann, wenn sich die elektronischen Komponenten verschlechtern oder wenn sich die Leistungsschwelle ändert..
Für eine Drossel benötigen Sie überhaupt nichts: einen isolierten Kupferleiter mit einem Querschnitt von bis zu 20 mm2 und einen Kern, vorzugsweise Ferrit. Als Magnetkreis ist entweder ein Ferritring oder ein gepanzerter Transformatorkern optimal. Wenn der Magnetkern aus Stahlblech besteht, muss er an zwei Stellen mit einer Vertiefung von ca. 20-25 mm gebohrt und mit Nieten zusammengezogen werden, um den Spalt problemlos schneiden zu können.
Die Drossel beginnt ab einer vollen Umdrehung zu arbeiten, aber das tatsächliche Ergebnis ist ab 4-5 Umdrehungen sichtbar. Beim Testen sollten Windungen hinzugefügt werden, bis sich der Lichtbogen merklich zu dehnen beginnt, um eine Trennung zu verhindern. Wenn es schwierig wird, mit einer Trennung zu kochen, müssen Sie eine Umdrehung von der Spule abwerfen und eine 24-V-Glühlampe parallel zur Drossel anschließen.
Die Feineinstellung der Drossel erfolgt mit einer Installationsschraube, die den Spalt im Kern verringern kann, oder einem Holzkeil, der diesen Spalt vergrößern kann. Es ist darauf zu achten, dass das Brennen der Lampe beim Zünden des Lichtbogens so hell wie möglich ist. Es wird empfohlen, mehrere Drosseln für den Betrieb in Bereichen bis zu 100 A, von 100 bis 200 A und über 200 A herzustellen.
Fazit
Alle „Anbaugeräte“, wie z. B. eine Drossel oder ein Amperemeter, werden am besten mit einem separaten Anbaugerät montiert, das über einen Bajonettstopfen mit dem Spalt eines der Schweißkerne verbunden ist. Somit ist im Wechselrichtergehäuse genügend Platz für die Belüftung vorhanden, und zusätzliche Geräte können bei Bedarf einfach getrennt werden..
Es sei daran erinnert, dass es nicht möglich sein wird, eine radikale, tiefgreifende Modernisierung durchzuführen. Mit anderen Worten, „RESANTU“ kann nicht mit angemessenen Kräften und Mitteln in KEMPPI umgewandelt werden. Die Herstellung von Vorrichtungen und geringfügige Änderungen an der Ausrüstung sind jedoch eine großartige Möglichkeit, die Technologie des Lichtbogenschweißens besser zu erlernen und sich mit den professionellen Feinheiten vertraut zu machen..
Können Sie mir bitte Informationen geben, wie ich Schweißwechselrichter reparieren und überarbeiten kann? Ich habe keine Erfahrung damit, aber würde gerne selbst Hand anlegen. Gibt es bestimmte Werkzeuge oder Anleitungen, die Sie empfehlen können? Vielen Dank im Voraus!